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小康煤矿瓦斯抽放泵断水保护装置

更新时间:2009-03-28

煤矿瓦斯抽放是指在采区的工作面布置前,以及工作面回采前、开采中和开采之后,通过矿井瓦斯抽放管路系统,将开采煤层、临近煤层和采空区中的瓦斯抽出加以利用,或直接排放到矿井回风系统、矿井外大气中,确保矿井生产过程中不受或少受瓦斯因素影响、实现安全生产的技术手段。铁煤集团公司各矿井均为突出和高瓦斯矿井,瓦斯抽放是集团公司各矿井处理井下瓦斯的一种重要措施。矿井抽放瓦斯泵(简称瓦斯泵)是矿井抽放瓦斯的动力设备,搞好瓦斯泵断水保护是保证瓦斯抽放系统安全可靠运行的重要保证,为此设计了小康煤矿瓦斯抽放泵断水保护装置研究。

吃早点时,一直打听,早年间,吉和街那家著名锅贴饺的去处,早已不知所踪,唯有天主教堂犹在,雁青色的细砖外围,哥特式尖顶,高高耸立于吉和街。弟弟妹妹上学的吉和街小学也不见了。

1 传统断水保护及存在的问题

目前,小康煤矿井下瓦斯抽放使用水环式瓦斯抽放泵和管路组成的抽放系统,对采煤工作面的采空区瓦斯进行抽放。根据水环式真空泵的工作原理,该泵使用常温清水作为工作介质,抽取不含颗粒的气体。一旦管路中水循环系统无水,水泵电机长时间空转,不但会将水泵烧毁,还可能造成瓦斯抽放泵电机的故障或停机,甚至有可能引起泵内瓦斯爆炸。因此,水环式真空泵抽放瓦斯必须安装可靠的断水监控保护装置,对管道水源的变化情况进行监测,以达到保护抽放泵使用安全的目的。目前,使用较多的断水保护装置是由矿用隔爆行程开关和水箱组成。

传统的断水保护装置由矿用隔爆开关和水箱组成,串接在瓦斯抽放泵的供水管路中。当瓦斯抽放泵的供水正常时水箱中的浮子浮起,隔爆微动开关闭合,瓦斯抽放泵工作;当供水不正常时水箱中的浮子落下,隔爆微动开关打开,瓦斯抽放泵停止工作。微动开关由隔爆外壳和内部组装微动开关组成,外壳包括主腔和接线箱,运动部分为直动式。水箱内有不锈钢浮子,浮子室有进水口,浮子、密封垫及排气管出水口组成;利用水的浮力使浮子浮起打开微动开关,保证泵的控制回路接通;管道无水时浮子落下,微动开关打开,泵的控制回路断开。微动开关的推杆工作行程不大于0.7 mm,行程余量不小于0.4 mm。由此,实现了断水保护功能[1]

彩电方面,奥维云网发布的监测数据显示,“双11”期间,彩电线上平台销量为259.6万台,同比下降10.2%;销售额为63.6亿元,同比下降21.8%。中怡康数据也显示,“双11”线上彩电销售量为314.4万台,同比下降7.8%;销售额为77.8亿元,同比下降17%。

森透里昂所有传感器都是数字智能型,无论是气体传感器、模拟量、开关量等传感器。采用目前世界最新的FLASH技术的微控制器为核心,电路简化,可靠性高。所有传感器都是数字信号输入输出,都有通讯功能。所有传感器都可以直接接到总线,不必用分站转换信号制,没有模拟式传感器“一对一”的缺点,所有传感器都由总线供电。

2 新型断水保护装置

为了节约投资,使用小康煤矿现有的森透里昂KJ31N安全监控系统中的设备,经过测试、试验和编程,实现了水量可调的断水保护功能。

如何理解新内涵?需要我们从历史角度出发,以国际视野科学分析标准化发展动态,研判全球化背景下标准化未来发展趋势,同时,结合当下标准化工作国情,明确标准化的功能定位、地位作用和目标任务。而国情即是:党的十九大作出了“我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段”的重要论述,若要高质量提升、必须标准先行。结合当下标准化重点工作,要求全面实施新标准化法、推进标准体系建设、加快标准国际化进程和突出标准联通共建“一带一路”行动计划等新的建设内容。新时代的标准化工作有新视野、新蓝图和新理念,理解和践行新时代背景下标准及标准化的新内涵就是对其内涵的延伸和现代诠释。

2.1 森透里昂监控系统设备

首先将1台区域控制器、2台压力传感器(量程选择0~10 MPa)、1台3路断电器按电路接线图(图1)连接,并将断电器输出的2条断电线分别接入2台抽放泵启动开关内的闭锁回路。按照管路连接图(图2)将2台压力传感器的传感头接入2台抽放泵的供水管路中[2]

该方法主要有2个缺点,一是水量固定不可调,要有足够量的水来浮起水箱中的浮子,抽放泵才能开启,大量的水不能完全从抽放泵的气水分离器排出,一部分的水排到抽放泵排出管路中,使管路内积水,影响抽放效果;二是该断水保护的水箱和微动开关间采用橡胶垫密封,水箱内浮子频繁挤压微动开关,造成橡胶垫损坏频繁,故障率高。

本质安全型区域控制器P2782的主要功能是监视关联设备的状态,并在特定情况出现时,按照预先设定的控制程序发出控制指令,区域控制器能独立完成井下瓦斯断电及风电瓦斯闭锁功能。区域控制器可以连接10个监控设备以及2个多功能输入输出设备,上述功能是在完全独立的条件下实现的,同时还提供8个本地输入和5个本地输出。

中心站主机巡检信号为标准的RS232信号,通过干线信号分配器(驱动器)转换为光信号或者总线信号与井下设备进行通讯。每个传感器在总线上都有1个唯一的地址,主机逐一发送地址进行询问,所有传感器均会接收到来自主机的巡检信号,但是只有符合主机当前询问地址的传感器才会应答。在总线上传输的信号均带有16位的CRC校验码,保证了信息传输的可靠性。

2.2 设备的接线和管路安装

森透里昂(Senturion)监控系统是全数字化现场总线安全监控系统,从400型开始就已经是数字化的系统。该系统目前采用Modbus数字协议,支持多种通讯协议,如、ACC、CN2。所有设备都就近直接接到总线,采用干线扩展器P5000进行信号的放大、整形并为本安型设备供电,不必经分站转接,也可以通过本质安全型区域控制器联接到总线。所有的信息都在同一条总线上传送。中心站可以直接修改远程设备的参数。传输速度快,安装、维护、扩充、撤销、搬家方便。

  

图1 电路接线图

  

图2 管路连接图

2.3 区域控制器的设置和编辑逻辑关系

将接到1#抽放泵的压力传感器设定为“设备1”,将接到2#抽放泵的压力传感器设定为“设备2”。设备1和设备2的报警类型设置为“L-N-HHH”,即“低于一级报警设定值-正常-高于二级报警设定值-高于三级报警设定值”,一级报警和二级报警值根据实际情况设定[3-4],设定一级报警值为0.5 MPa,二级报警值为1.5 MPa。对区域控制器编辑逻辑关系,当设备1数值低于设定的一级报警值时,区域控制器开出1输出高电平;当设备1数值高于设定的二级报警值时,区域控制器开出1也输出高电平;当设备1数值高于设定的一级报警值并低于设定的二级报警值时,开出1输出低电平。设备2控制开出2,逻辑关系同设备1[5-6]

2.4 控制压力的选择

按照图2将阀门1、阀门2阀门全部打开,关闭阀门3,压力传感器A1显示2.2 MPa,此数值为供水管的压力。调节阀门3至抽放泵使用水量即满足抽放要求,又不造成水量大顶入排气管道,压力传感器A1显示在0.5~1.5 MPa之间,此数值为工作压力,阀门3调整好之后,任何时候不再调整开关度。当水管压力低于0.5 MPa时,有2种可能:第一是供水管路无水,或阀门1、阀门2关闭,造成抽放泵无水运转;第二是阀门3开得太大,与阀门2无流量差,造成抽放泵供水量过大。当水管压力高于1.5 MPa时,只有1种可能,就是阀门3人为关闭或堵塞,造成抽放泵无水运转。因此将一级报警选择在0.5 MPa,二级报警选择在1.5 MPa。即低于0.5 MPa、高于1.5 MPa均不能开启或使运转的抽放泵停止运转[7-9]

Interpon Reflex的产品性能已通过中国与北美主要照明制造商的验证,近期更经过英国照明制造商的测试,证明此款产品能大幅降低眩光,提高使用效率。Interpon Reflex系列适用于所有的反射性墙面。

3 结语

小康煤矿瓦斯抽放泵断水保护装置通过使用现有的安全监控设备,对区域控制器编辑断电时序,实现了断水保护的全部功能,并可以根据抽放泵的用水量调节,减少泵内的水涌入排气管路中,提高了抽放效果。该设备全部使用现有设备,节约成本,并且故障率极低,大大减少维修人员工时和维护成本的投入,还可以与安全监控系统联网,可在安全监控中心站实时监测,可以定制动态图形实时显示,其性能远远优于传统的断水保护装置。

参考文献:

[1] 郭之宝,宋振刚.新型水环式真空泵断水保护装置的研究[J].矿业安全与环保,2004,31(3):17-18.

[2] 孙继平.矿井安全监控系统[M].北京:煤炭工业出版社,2006.

[3] 朱玉晓.瓦斯泵断水保护的改造与应用[J].时代报告(学术版),2015(5):232.

[4] 李荣正,刘启中,陈学军.PIC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[5] 鄢涛,杜小丹,刘永红.基于RS485的数据通信协议的设计与实现[J].电子设计工程,2013,21(17):19-22.

[6] AQ 6201—2006煤矿安全监控系统通用技术要求[S].

[7] 苏明国,颜试.基于PLC的水环式瓦斯抽放泵断水监控保护装置的设计研究[J].安徽冶金科技职业学院学报,2010,20(1):33-35.

[8] 邹小平.煤矿水环式瓦斯抽放泵的常见故障及处理方法[J].中州煤炭,2013(7):70-71.

[9] 荣佳,胡双启,周温.水位自动控制式水封阻火泄爆装置设计[J].煤矿安全,2014,45(8):126-128.

 
罗正时
《煤矿安全》 2018年第05期
《煤矿安全》2018年第05期文献

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